皮托管是由一個垂直在支桿上的圓筒形流量頭組成的管狀裝置。本裝置在側(cè)壁周圍有一些靜壓孔,頂端有一個迎流的全壓孔。當(dāng)一臺差壓計兩端分別與總壓管和靜壓管連接,這 樣差壓計上就可以顯示出動壓值來。
皮托管的測量原理是基于伯努利方程在空氣中應(yīng)用的一個實例,如圖右所示。當(dāng)理想流體均勻的平行流向靜止物體時,設(shè)想其中一條流線撞在物體上(即圖右中的A點),在此處流體發(fā)生分岔,A點稱為滯止或駐點,A點的流速為零,vA=0。
如果我們選擇兩個截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ,Ⅰ-Ⅰ截面流動沒有受到任何的影響,流束是平行的,流速形成規(guī)則的速度分布,截面上各點的靜壓力相等。Ⅱ-Ⅱ截面流動受到影響,流束密集,流速加快,靜壓降低。則兩個面上的伯努利方程為
(1)
式中: -Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ區(qū)間的流體阻力系數(shù),這里可以不考慮,即 =0;
—流體密度,因為是均勻的
K-速度分布不均勻系數(shù),這里可設(shè)K1=K2=1;
P-兩個截面的靜壓力;
V-兩個截面的流速,V2=VA=0。
整理得到公式為:
(2)
式中:P2-總壓力(因為動壓為零);
P1-靜壓力。
如圖上所示,若在物體B點開一個孔,由于均勻流場中靜壓力相等,則 P1=PB=P0;令P2=P1,V1=V,公式(2)就變成為
(3)
(4)
式中:P-P0實際上是流場中某一點流體的動壓力P。